專利名稱：一種組培苗氮素利用率的無菌動(dòng)態(tài)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于光譜分析法和圖像處理法的無菌動(dòng)態(tài)檢測組培苗氮素利用率的方法，屬于植物生物技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物組織培養(yǎng)中，氮素起到促進(jìn)植物生長的重要作用，缺氮直接影響植物的氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的生物合成，導(dǎo)致植物光合作用能力和最終產(chǎn)量降低，它的消耗量會(huì)影響培養(yǎng)物的生長速度和生長量，因此，如果能對培養(yǎng)過程中組培苗的氮素利用率進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，就對方便研究培養(yǎng)物生理性能、判斷培養(yǎng)物的最佳接種期、探討組培苗的生長規(guī)律、提高產(chǎn)量、指導(dǎo)工廠化的苗木生產(chǎn)具有重要的意義，是調(diào)控組培的環(huán)境因子、改良培養(yǎng)基配方的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的氮素的測定方法都需要對培養(yǎng)基中氮素提取后才能進(jìn)行測定，這樣不僅使培養(yǎng)基遭到破壞，也同時(shí)破壞了植物生長的無菌環(huán)境。由于植物組織培養(yǎng)是在無菌、半封閉環(huán)境中進(jìn)行的，即組培苗被接入玻璃錐形瓶的培養(yǎng)基中長期保持無菌狀態(tài)。所以組培苗的氮素消耗和生長狀況必須要無損、無菌檢測才可以保證組培苗的正常生長，這就造成了對培養(yǎng)基中的氮素含量進(jìn)行檢測時(shí)必須保證封裝好的樣品不能進(jìn)行任何的前處理。利用光譜方法可測定分析不同環(huán)境中的氮素，例如，利用遙感監(jiān)測小麥長勢估測土壤氮素累積情況、利用鮮葉光譜信息估測氮素營養(yǎng)狀況、利用近紅外技術(shù)對牛糞碳、氮含量進(jìn)行研究等。近紅外光譜技術(shù)是一種高效快速的現(xiàn)代分析技術(shù)，其最大的特點(diǎn)就是快速、 無損和無菌，樣品無需或只需很少的預(yù)處理，分析速度快，無需化學(xué)試劑，堪稱為綠色檢測技術(shù)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。隨著非破壞和非接觸式的圖像分析技術(shù)的發(fā)展以及在生物學(xué)和農(nóng)學(xué)方面的廣泛應(yīng)用，已使用圖像分析方法來對組織培養(yǎng)試管苗進(jìn)行無菌檢測，采用多參照內(nèi)標(biāo)法圖像處理技術(shù)可以在達(dá)到監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)的前提下對不同生長期不同體型的組培苗進(jìn)行無菌監(jiān)測。而先利用近紅外光譜分析法對植物組織培養(yǎng)的半固態(tài)培養(yǎng)基中的氮素含量進(jìn)行測定，進(jìn)而結(jié)合生物量檢測對組培苗的氮素利用率進(jìn)行測定的技術(shù)方案還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服目前組培苗氮素在測定時(shí)需提取培養(yǎng)基中氮素，導(dǎo)致培養(yǎng)基以及植物生長無菌環(huán)境遭破壞的不足，提供一種基于近紅外光譜分析法和圖像處理法的組培苗氮素利用率的無菌動(dòng)態(tài)檢測方法，以便能無菌、無損、動(dòng)態(tài)檢測植物組織培養(yǎng)物的氮素利用率。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案是包括以下步驟(1)備好轉(zhuǎn)接有組培苗培養(yǎng)基的建模樣品和試驗(yàn)樣品，同時(shí)備好空白培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基均為半徑r、高H的圓柱體，每隔一定時(shí)間，對所述空白培養(yǎng)基進(jìn)行水分損失檢測，以t時(shí)間的空白培養(yǎng)基體積Vt 和時(shí)間t進(jìn)行線性擬合，構(gòu)建水分損失模型；(2)利用水分損失模型，計(jì)算出組培苗培養(yǎng)時(shí)間 時(shí)的培養(yǎng)基厚度Hiypi·2。(3)用便攜式近紅外光譜儀同時(shí)多點(diǎn)采集建模樣品和試驗(yàn)樣品中的培養(yǎng)基的漫反射光譜信息，利用常規(guī)近紅外光譜分析法獲得建模樣品的模型，選取預(yù)測精度最高的建模樣品的模型作為預(yù)測模型對試驗(yàn)樣品進(jìn)行預(yù)測，獲取試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中多點(diǎn)的氮素含量；(4)用試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中某點(diǎn)的氮素含量y和該某點(diǎn)距組培苗基徑垂直距離χ進(jìn)行線性擬合，得到氮含量y與該某點(diǎn)距組培苗基徑垂直距離χ的方程式，再通
過圓柱體積分公式
權(quán)利要求
1. 一種組培苗氮素利用率的無菌動(dòng)態(tài)檢測方法，其特征在于采用如下步驟(1)備好轉(zhuǎn)接有組培苗培養(yǎng)基的建模樣品和試驗(yàn)樣品，同時(shí)備好空白培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基均為半徑r、高H的圓柱體，每隔一定時(shí)間，對所述空白培養(yǎng)基進(jìn)行水分損失檢測，以 時(shí)間的空白培養(yǎng)基體積Ki和時(shí)間t進(jìn)行線性擬合，構(gòu)建水分損失模型；(2)利用水分損失模型計(jì)算出組培苗培養(yǎng)時(shí)間t時(shí)的培養(yǎng)基厚H=V^pr2；(3)用便攜式近紅外光譜儀同時(shí)多點(diǎn)采集建模樣品和試驗(yàn)樣品中的培養(yǎng)基的漫反射光譜信息，利用常規(guī)近紅外光譜分析法獲得建模樣品的模型，選取預(yù)測精度最高的建模樣品的模型作為預(yù)測模型對試驗(yàn)樣品進(jìn)行預(yù)測，獲取試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中多點(diǎn)的氮素含量；(4)用試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中某點(diǎn)的氮素含量y和該某點(diǎn)距組培苗基徑垂直距離χ進(jìn)行線性擬合，得到氮含量y與該某點(diǎn)距組培苗基徑垂直距離χ的方程式，再通過圓柱體積分公式 計(jì)算出試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基的總氮量Y，h為試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基的組培苗 接種深度；(5)自組培苗轉(zhuǎn)接到試驗(yàn)樣品的當(dāng)天開始，在對試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中多點(diǎn)的氮素含量檢測的同期利用圖像處理法檢測試驗(yàn)樣品組培苗生物量M ；Mt -M0(6)根據(jù)公式=—計(jì)算出試驗(yàn)樣品中組培苗在0-tn時(shí)間段的氮素利用率腿、;tn為測定試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中總氮量和試驗(yàn)樣品組培苗生物量的時(shí)間，間測定的試驗(yàn)樣品組培苗的生物量，Mn為試驗(yàn)樣品組培苗接種當(dāng)天測定的組培苗初始生物量，4為試驗(yàn)樣品組培苗接種當(dāng)天測定的培養(yǎng)基中初始總氮量，為&時(shí)間測定的試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中總氮量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種組培苗氮素利用率的無菌動(dòng)態(tài)檢測方法，先構(gòu)建水分損失模型并計(jì)算出培養(yǎng)基厚度，用近紅外光譜儀同時(shí)多點(diǎn)采集建模樣品和試驗(yàn)樣品中的培養(yǎng)基的漫反射光譜信息獲得建模樣品的模型，然后對試驗(yàn)樣品進(jìn)行預(yù)測獲取試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中多點(diǎn)的氮素含量；再用某點(diǎn)的氮素含量和該某點(diǎn)距組培苗基徑垂直距離進(jìn)行線性擬合得到氮含量與垂直距離的方程式，通過圓柱體積分公式計(jì)算出試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基的總氮量；在對試驗(yàn)樣品培養(yǎng)基中多點(diǎn)的氮素含量檢測的同期利用圖像處理法檢測試驗(yàn)樣品組培苗生物量；最后根據(jù)公式計(jì)算出試驗(yàn)樣品中組培苗的氮素利用率；無需提取培養(yǎng)基中的氮素便可動(dòng)態(tài)、無菌、無損測定植物組織培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基氮素的變化。
文檔編號G01N21/25GK102410983SQ201110232910
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者付為國, 吳沿友, 朱詠莉, 李萍萍, 毛罕平, 趙寬, 趙玉國, 魯珊 申請人:江蘇大學(xué)